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1、计算机科学与技术学院硬件课程设计报告（总报告）姓 名： 学 号：08083724 08083728 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 网络 081班 设计题目： 压力控制系统 指导教师： 职 称： 副教授 2011年 1 月 徐州、摘 要我们经常要控制压力在某一范围内变化，是压力不超过某以上限值也不低于某一下限值。而压力控制系统在实际中也有较广泛的应用。实例 1：某大型化肥厂辅助锅炉生产10Mpa 的高压蒸汽。在正常情况下，高压蒸汽全部通过高压蒸汽透平，然后抽气得4Mpa 的中压蒸汽。中压蒸汽又分别通过空压机、原料压缩机、冰机等蒸汽透平，充分利用了整齐的能量。为了确保蒸汽透平整长运转，要求
2、高压蒸汽压力不致过高（3.8）但并不要求压力维持在某一值不变。实例 2：如果要控制水塔内的水在一定的范围内，当管线水压低于设定的下限时，控制补水泵开启，自动补水。当管线水位上升至上限时，控制补水泵停止工作。由此，我们想到，如何控制其压力大小，使其在一定的范围内按照我们的期望变化。对于在由风门控制的风道系统中，由人工来监测和控制风门附近的压力是一项很繁琐的工作，因为监测要求监测者进到再次行连续的不间断的循环工作。监测之后要进行判断，并在数据不符合要求的情况下进行循环控制，直监测时所得的数据符合要求为止。而且，在某些情况下人工控制是很难实现的，例如，当监测对象的压力很大的时候，或者是监测对象很难接
3、近的时候。为此，我们目前很需要开发一种简单的压力控制系统来替代人的工作。这样既可以节省人力资源，又可以使这项繁琐而又难实现的工作变得简单又轻松。真正实现我们所谓的监测和控制。关键词：压力控制系统 ；8253定时器 ；8255输入输出接口 ；8279键盘输入及显示控制；目 录设计简介21 设计任务与要求4 1.1实验目的4 1.2设计任务与具体的要求4 1.3设计所需器件42 总体方案5 2.1压力控制系统工作原理5 2.2压力控制系统四大模块5 2.3压力控制系统总体方框图 53 硬件设计 6 3.1 8253器件的应用 3.2 8255器件的应用 3.3 8279 器件的应用 10 4.程序
4、清单及设计145. 结论与体会166.参考文献16设 计 简 介1.硬件课程设计步骤及要求各阶段时间安排： 1. 选题及需求分析阶段 （18） 2. 概要设计阶段（916）3. 测试总结阶段 （3740）4. 详细设计阶段（1736）5. 撰写报告阶段 （4148）2. 设计题目：压力控制系统3设计背景：我们经常要控制压力在某一范围内变化，是压力不超过某以上限值也不低于某一下限值。而压力控制系统在实际中也有较广泛的应用。为此，我们目前很需要开发一种简单的压力控制系统来替代人的工作。这样既可以节省人力资源，又可以使这项繁琐而又难实现的工作变得简单又轻松。真正实现我们所谓的监测和控制。4面临的问题
5、：4.1 8279芯片以前从没有接触过，对它的使用不了解。键盘及显示控制功能等操作也不是很清楚，因此在开始设计抢答器系统之前需要自己动手寻找相关资料。4.2 将几块芯片模块组成系统，需要组员之间的默契配合与整个系统架构的严谨设计。5解决方案：5.1 通过在网上的搜索，找到了一些关于8279芯片的知识，对于8279芯片的基本操作能够实现。5.2 设计与分析系统时，采用模块化的设计理念，将各个模块分开设计。最后再组合成系统。6设计思想：使用器8253计时功能、8255输入输出接口、8279键盘扫描及数码管显示控制功能，再加上LED灯、实验箱上提供2MHz的脉冲源以及+5V的电源来实现整个系统的设计
6、。当在应变片上施加一力时，引起电桥不平衡，压力信号转换为微弱的电压信号，经LM324运算放大器，把信号放大至0 - 5V，作为ADC0809输入信号。ADC0809能与CPU直接接口，其输入电压为0 - 5V，本实验中以A2.A1.A0作为通道地址线，CPU对AD0809执行写操作时锁存通道地址。7.程序框架图 1设计任务及要求1.1实验目的1、复习8255及8253芯片的工作原理。2、学会设计小规模逻辑电路图。3、增强分析、解决问题的能力4、了解力-电信号转换的基本工作原理，掌握ADC0809的使用方法，提高数据处理程序的1. 2设计任务和具体要求设计一个压力控制系统，可以测量压力，当压力超
7、过一定值时，系统报警.1.3设计所需器件8253芯片、8255芯片、8279芯片以及试验箱上提供的LED灯、1M时钟脉冲信号、及接线等。2 设计总体方案2.1压力控制系统工作原理编写并调试出一个实验程序，其功能将一力施加于压力传感器金属弹性元件表面，超想-3000TB实验平台上数码管显示力的数据，并随力的大小而变化2.2压力控制系统模块设计（1）“译码器”的YC2孔连数模转换AD0809的CS4孔，“脉冲源”的0.5MHZ孔连AD0809的CLOCK孔，IN0孔（AD0809的0通道）连AN0孔（压力传感器的输出孔）。（2）硬件调试：在弹性元件表面施加一力。调整实验平台上电位器，使输入到此AD
8、0809的IN0上电压为一定值。超想-3000TB+超想3000连PC机，在WINDOWS调试环境下点击窗口/数据窗口/MEMORY，以打开MEMORY数据窗口，在打开的MEMORY窗口中的0A000H地址（即AD0809的片选空间）上 写入00H（即选择AD0809的0通道），以启动0809对IN0上输入电压进行A/D转换，然后点击刷新图标，读出AD转换结果。 （3）输入程序，编译。在读取AD转换指令后设置断点，在弹性元件施加一力，全速运行，如果碰到断点，再检查读出A/D转换结果，数据是否与Vin0相对应，否则应查程序或硬件。再全速运行程序，修改程序错误使超想-3000TB显示值随力的大小而
9、变化，直至达到本实验的要求。（4）通过“压力传感器”框中的电位器，对电桥进行零点平衡调节。2.3压力控制系统总体方框图3.硬件设计3.1 8253器件的应用8253的内部结构图8253的主要性能：8253可编程定时/计数器芯片时Intel公司生产的微型计算机通用外围芯片之一。采用24个引脚，双列直插式封装，其主要特性如下：采用NMOS工艺，用单一的5V电源供电。片内有3个独立的16位减法计数器（或计数通道），每个计数器又可分为两个8位的计数器。计数频率为05MHz。两种计数方式，即二进制和BCD方式计数。6种工作方式，即可对系统时钟脉冲计数实现定时，又可对外部事件进行计数。可由软件或硬件控制开
10、始计数或停止计数。方式选择控制字8253的工作方式方式0：计数结束则中断工作方式0被称为计数结束中断方式，当任一通道被定义为工作方式0时， OUTi输出为低电平；若门控信号GATE为高电平，当CPU利用输出指令向该通道写入计数值WR#有效时，OUTi仍保持低电平，然后计数器开始减“1”计数， 直到计数值为“0”，此刻OUTi将输出由低电平向高电平跳变，可用它向CPU发出中断请求，OUTi端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止。方式1：单脉冲发生器工作方式1被称作可编程单脉冲发生器，进入这种工作方式， CPU装入计数值n后OUTi输出高电平， 不管此时的GATE输入是高电平还是低电平， 都
11、不开始减“1”计数，必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后，计数过程才会开始。与此同时，OUTi输出由高电平向低电平跳变，形成了输出单脉冲的前沿，待计数值计到“0”， OUTi输出由低电平向高电平跳变，形成输出单脉冲的后沿， 因此，由方式l所能输出单脉冲的宽度为CLKi周期的n倍。方式2：速率波发生器工作方式2被称作速率波发生器，进入这种工作方式， OUTi输出高电平，装入计数值n后如果GATE为高电平，则立即开始计数，OUTi保持为高电平不变； 待计数值减到“1”和“0”之间， OUTi将输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲，计数值为“0”时，自动重新装入计数初值n，实现循环计数
12、，OUTi将输出一定频率的负脉冲序列， 其脉冲宽度固定为一个CLKi周期， 重复周期为CLKi周期的n倍。方式3：方波发生器工作方式3被称作方波发生器，任一通道工作在方式3， 只在计数值n为偶数，则可输出重复周期为n、占空比为1：1的方波。方式4：软件触发方式计数工作方式4被称作软件触发方式，。进入工作方式4，OUTi输出高电平。 装入计数值n后， 如果GATE为高电平，则立即开始减“1”计数，直到计数值减到“0”为止，OUTi输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲。由软件装入的计数值只有一次有效，如果要继续操作， 必须重新置入计数初值n。如果在操作的过程中，GATE变为无效，则停止减“1”计数，
13、 到GATE再次有效时，重新从初值开始减“1”计数。方式5：硬件触发方式计数工作方式5被称为硬件触发方式，进入工作方式5， OUTi输出高电平， 硬件触发信号由GATE端引入。 因此，开始时GATE应输入为0， 装入计数初值n后，减“1”计数并不工作，一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号，减“1”计数才会开始，待计数值计到“0”， OUTi将输出负脉冲，其宽度固定为一个CLKi周期，表示定时时间到或计数次数到。3.2 8255器件的应用利用8255器件实现辅助功能，利用A端口，通过对A端口进行读取，实现一秒钟的定时。8255地址连接210-213H8253的OUT1连接8255的PA0.(1)
